2024-2025學年高中物理第十五章相對論簡介第1節(jié)第2節(jié)時間和空間的相對性練習含解析新人教版選修3-4

PAGE3-時間和空間的相對性1．(多選)下列關(guān)于經(jīng)典力學的時空觀，正確的是()A．在經(jīng)典力學的時空觀中，同時是肯定的，即在一個參考系中的視察者在某一時刻視察到的兩個事務(wù)，對另一參考系中的視察者來說也是同時發(fā)生的B．在經(jīng)典力學的時空觀中，時間間隔是肯定的，即任何事務(wù)(或物體的運動)所經(jīng)驗的時間，在不同的參考系中測量都是相同的，而與參考系的選取無關(guān)C．在經(jīng)典力學的時空觀中，空間距離是肯定的，即假如各個參考系中用來測量長度的標準相同，那么空間兩點距離是肯定不變的量值，而與參考系的選取無關(guān)D．經(jīng)典力學的時空觀不是一個肯定的時空觀，時間、空間與物體的運動有關(guān)解析：經(jīng)典的時空觀認為，時間、空間均是肯定的，與物體的運動狀態(tài)無關(guān)．同時也是肯定的，即在一個參考系中同時發(fā)生的兩個事務(wù)，在不同參考系中視察也是同時發(fā)生的，故A、B、C正確．答案：ABC2．(多選)在狹義相對論中，下列說法正確的是()A．全部慣性系對物理基本規(guī)律都是等價的B．在真空中，光的速度與光的頻率、光源的運動狀態(tài)無關(guān)C．在不同慣性系中，光在真空中沿不同方向傳播速度不相同D．質(zhì)量、長度、時間的測量結(jié)果不隨物體與視察者的相對狀態(tài)的變更而變更解析：相對論的觀點認為：在不同的慣性系中，一切物理規(guī)律都是相同的；且在一切慣性系中，光在真空中的傳播速度都相等；質(zhì)量、長度、時間的測量結(jié)果會隨物體與視察者的相對狀態(tài)的變更而變更．故正確選項為A、B.答案：AB3．宇宙飛船相對于地面以速度v做勻速直線飛行，某一時刻飛船頭部的宇航員向飛船尾部發(fā)出一個光訊號，經(jīng)過t時間(飛船上的鐘記錄的時間)后，被尾部的接收器收到，則由此可知飛船的固有長度為(c表示真空中光速)()A．ct B．vtC．(c－v)t D．(c＋v)t解析：依據(jù)狹義相對論的光速不變原理，光相對于飛船的速度為c，則飛船的固有長度為l＝ct.答案：A4．(多選)假如牛頓運動定律在參考系A(chǔ)中成立，而參考系B相對于A做勻速直線運動，則在參考系B中()A．牛頓運動定律同樣成立B．牛頓運動定律不能成立C．A和B兩個參考系中，一切物理定律都是相同的D．參考系B是慣性參考系解析：依據(jù)狹義相對性原理，在不同的慣性參考系中一切物理定律都是相同的，故A、C、D正確．答案：ACD5．如圖所示，沿平直鐵路途有間距相等的三座鐵塔A、B和C．假想有一列車沿AC方向以接近光速行駛，當鐵塔B發(fā)出一個閃光，列車上的觀測者測得A、C兩鐵塔被照亮的依次是()A．同時被照亮 B．A先被照亮C．C先被照亮 D．無法推斷解析：火車上的視察者以火車為參考系，那么燈塔A、B、C均沿CA方向運動．B發(fā)出的光向A、C傳播的過程中，A是遠離光線運動的，C是向著光線運動的，所以在火車上的視察者看來，光線先傳播到C，即C先被照亮，C正確．答案：C6．(多選)在地面旁邊有一高速飛過的火箭，關(guān)于地面上的人和火箭中的人視察到的現(xiàn)象，以下說法正確的是()A．地面上的人視察到火箭變短了，火箭上的時間進程變快了B．地面上的人視察到火箭變短了，火箭上的時間進程變慢了C．火箭上的人視察到火箭的長度和時間進程均無變更D．火箭上的人看到地面上的物體長度變小，時間進程變慢了解析：依據(jù)“尺縮效應(yīng)”“動鐘變慢”原理，地面上的人視察到火箭變短了，火箭上的時間進程變慢了，A錯誤，B正確；依據(jù)相對性，火箭上的人看到地面上的物體長度變小，時間進程變慢了，D正確；火箭上的人與火箭之間無相對運動，故火箭上的人視察到火箭的長度和時間進程均無變更，C正確．答案：BCD7．某宇航員要到離地球5光年的星球上去旅行，假如希望把這段路程縮短為3光年，則他所乘飛船相對地球的速度為()A．0.5c B．C．0.8c D．解析：由l＝l0eq\r(1－\f(v2,c2))，且eq\f(l,l0)＝eq\f(3,5)，可得v＝eq\f(4,5)c＝0.8c，故選項C正確．答案：C8．慣性系S中有一邊長為l的正方形(如圖A所示)，從相對S系沿x方向以接近光速飛行的飛行器上測得該正方形的圖象是()解析：由相對論學問l＝l0eq\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))2)得運動方向上的邊的邊長變短，垂直運動方向的邊的邊長不變，C圖象正確．答案：C9．π＋介子是一種不穩(wěn)定粒子，平均壽命是2.6×10－8s(在自己的參考系中測得)．(1)假如此粒子相對于試驗室以0.8c的速度運動，那么在試驗室坐標系中測量的π＋(2)π＋介子在衰變前運動了多長距離？解析：(1)π＋介子在試驗室中的壽命為Δt＝eq\f(Δτ,\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))2))＝eq\f(2.6×10